2022-2023学年福建省高三上学期期中联考物理试题含解析

2022-2023学年福建省高三上学期期中联考物理试题

一、单项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 在自由式滑雪女子大跳台决赛中，空气阻力可以忽略不计，下列说法正确的是（　　）

A. 滑雪运动员任何时候都可视为质点

B. 滑雪运动员在空中做变加速曲线运动

C. 滑雪运动员在空中滑翔时处于失重状态

D. 滑雪运动员在空中翻滚时与两滑板之间不存在相互作用力

【答案】C

【解析】

【详解】A．在研究滑雪运动员在空中的动作时，不能把运动员视为质点，A错误；

B．滑雪运动员在空中只受重力作用，加速度恒定为g，则做匀变速曲线运动，B错误；

C．滑雪运动员在空中滑翔时重力加速度竖直向下，运动员处于失重状态，C正确；

D．滑雪运动员在空中翻滚时两滑板的运动状态不断变化，运动员与两滑板之间存在相互作用力，D错误。

故选C。

2. 环保人员在进行环保检查时发现，一根排污管道正在水平排出大量污水。已知排污管道排出污水的初速度大小为，管道口距水面的高度为h，污水的水平射程为L，则当地的重力加速度大小为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】排出污水做平抛运动，水平方向有

竖直方向有

联立解得

故B正确，ACD错误。

故选B

3. 消防员从距地面高处的一扇窗户外沿一条竖直悬挂的绳子由静止滑下，为了最快到达地面，消防员先做自由落体运动，紧接着抓紧绳子开始减速。已知绳子对消防员的最大滑动摩擦力不超过消防员所受重力的1.7倍，消防员安全着地时的速度不能超过6m/s，取重力加速度大小。则消防员沿绳滑至地面的最短时间为（　　）

A. 3.0s B. 3.5s C. 4.0s D. 4.5s

【答案】C

【解析】

【详解】设消防员做自由落体的时间为，对应的位移为，做匀减速直线运动的时间为，对应的位移为，则有

其中在减速过程中，由于绳子对消防员的最大滑动摩擦力不超过消防员所受重力的1.7倍，即

由牛顿第二定律可知

联立解得

则

故选C。

4. 新能源电动汽车因无污染、噪声低、能源效率高、可自动驾驶、价格实惠等优点受到用户认可。某款新能源电动汽车的质量为，发动机的额定功率为。在水平路面试车时，发动机始终保持额定功率，由静止到达最大速度的加速时间为，试车过程中该车受到的阻力恒为车所受重力的，取重力加速度大小，则上述过程中，新能源电动汽车的加速距离为（　　）

A.  B.  C.  D.

【答案】B

【解析】

【详解】启动过程中根据动能定理

最大速度为

其中 ，代入数据解得

故选B。

二、多项选择题：本题共4小题，每小题6分，共24分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。

5. 体操吊环运动中有一个高难度的动作就是运动员先双手撑住吊环，如图甲所示，然后双臂缓慢张开至同一水平线上，如图乙所示。已知图甲中连接两吊环的细绳平行，图乙中两绳的夹角为，两根细绳的质量均不计，则上述过程中（　　）

A. 运动员的重力势能减小

B. 两环对运动员的作用力保持不变

C. 连接吊环的细绳中的张力保持不变

D. 图甲中每根细绳的张力与图乙中每根细绳的张力之比为

【答案】AB

【解析】

【详解】A．张开的过程中，人的重心下降，重力势能减小，A正确；

B．根据平衡条件，两环对运动员的作用力与重力相平衡，保持不变，B正确；

CD．开始时，每根绳的张力为T1，根据平衡条件，

但随着张角的增加，张力逐渐增大，最终根据平衡条件

可得

C、D错误。

故选AB。

6. 如图所示，物体在摩擦力作用下沿水平地面做直线运动的位移x与时间t的关系图像是开口向下的抛物线的一部分，图像在O点的切线过B点，在A点的切线与横轴平行，下列说法正确的是（　　）

A.  B. 物体的加速度大小为

C. 时刻物体的速度大小为 D. 0~1s内物体的位移大小为3.75m

【答案】AD

【解析】

【详解】AB．根据题意，设物体的初速度为，根据图像中图像的斜率表示速度，由图可知

在时，物体减速到0，行驶的位移为，由公式可得，物体的初速度为

解得

由公式可得

即物体的加速度大小为，故A正确，B错误；

C．由公式可得，时刻物体的速度大小为

故C错误；

D．由公式可得，内物体的位移大小为

故D正确。

故选AD。

7. 跳台滑雪是以滑雪板为工具，在专设的跳台上通过助滑坡获得速度，比跳跃距离和动作姿势的一种雪上竞技项目。在滑雪比赛中，一质量为60kg的滑雪运动员从半径为18m的四分之一圆弧轨道AB的顶端A由静止滑下，进入与圆弧轨道相切的水平轨道BC，切点为B．运动员经过B点时对轨道的压力为其所受重力的2.8倍，取重力加速度大小，则运动员在圆弧轨道下滑的过程中（　　）

A. 动能增加了 B. 机械能减小了

C. 重力势能减小了 D. 由于摩擦损失的机械能为

【答案】AC

【解析】

【详解】A．在B点，根据牛顿第二定律可得

动能表达式

代入数据联立可得

故A正确；

C．重力做功

则重力势能减小，故C正确；

BD．根据动能定理

解得摩擦力做功为

摩擦力做负功，则机械能减少，故BD错误。

故选AC。

8. 航天员在月球表面将小石块竖直向上抛出，经时间t落回抛出点。已知小石块上升的最大高度为h，月球的半径为R，引力常量为G，下列说法正确的是（　　）

A. 小石块抛出时的初速度大小为 B. 月球表面的重力加速度大小为

C. 月球的质量为 D. 月球的第一宇宙速度为

【答案】AD

【解析】

【详解】AB．设月球表面的重力加速度大小为g′，由竖直上抛的运动规律可得

解得

设小石块抛出时的初速度大小为v0，则有小石块从抛出到落回抛出点的时间为t，可得

故A正确，B错误；

C．在月球表面物体的重力等于月球引力，可得

解得

故C错误；

D．由月球的引力提供圆周运动的向心力，则有月球的第一宇宙速度为

解得

D正确。

故选AD。

二、非选择题：本题共7小题，共60分。

9. 蹦极是一项非常刺激的户外极限运动。如图所示，弹性绳（满足胡克定律）一端固定在高空跳台上，另一端系住跳跃者的脚腕，人从跳台上由静止开始落下，弹性绳质量不计，忽略空气阻力的影响，则人下落的过程中速度___________（填“一直增大”或“先增大后减小”），当弹性绳中的弹力等于人受到的重力时，人的___________最大。

【答案】    ①. 先增大后减小    ②. 速度

【解析】

【详解】[1][2]弹性绳在绷紧前，运动员做自由落体运动，速度逐渐增大，弹性绳绷紧后，运动员受到弹性绳向上的弹力和向下的重力，弹力先小于重力，后大于重力，合力先向下后向上，则先向下自由落体加速运动，然后继续向下做加速度逐渐减小的加速运动，最后做加速度逐渐增加的减速运动，因此速度先增大后减小，当弹力等于重力时合力为0速度最大。

10. 一条河流两岸笔直，宽120m，河水流速为4m/s，小船在静水中的速度大小为5m/s，则该小船渡河的最小位移为___________m，小船以最短时间渡河时沿水流方向的位移大小为___________m。

【答案】    ①. 24s    ②. 96m

【解析】

【详解】[1]由于船在静水中的速度大于水流速度，所以当合速度方向与河岸垂直时，渡河位移最短，即为河宽120m。

[2]当船头方向垂直河岸渡河时，渡河时间最短，则最短时间为

此过程沿水流方向的位移大小为

11. 某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行探究。物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图所示，测得，，，。已知打点计时器所接交流电的频率为，纸带上标出的每两个相邻点之间还有四个点未画出，则在打出B点时物块的速度大小___________m/s，物块下滑的加速度大小为___________。（结果均保留三位有效数字）

【答案】    ①. 0.740    ②. 3.20

【解析】

【详解】[1]根据题意可知，打点计时器所接交流电的频率为，纸带上标出的每两个相邻点之间还有四个点未画出，则两个计数点间的时间间隔为

由中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度可得，在打出点时物块的速度大小为

[2]由逐差法有

代入数据解得

12. 某同学利用水平放置的气垫导轨和光电门“验证机械能守恒定律”，装置如图所示，已知滑块的质量为M，钩码的质量为m，重力加速度大小为g。测得遮光条的宽度为d，光电门A、B之间的距离为l，滑块通过光电门AB的时间分别为t1、t2。

（1）滑块通过光电门A时的速度大小=___________（用相关物理量的符号表示）。

（2）要验证系统机械能守恒，需要_________和__________在误差范围内相等。（均用相关物理量的符号表示）

（3）根据实验数据发现钩码重力势能的减少量大于系统动能的增加量，是因为___________。

【答案】    ①.     ②.     ③.     ④. 实验过程中存阻力，导致动能减少

【解析】

【详解】（1）[1]滑块通过光电门A时的速度大小

（2）[2][3]滑块通过光电门B时的速度大小

减少的势能为

增加的动能为

要验证系统机械能守恒，需要和在误差范围内相等。

（3）[4]实验过程中存在阻力，导致动能减少。

13. 起重机用钢缆把质量的重物从地面由静止竖直向上吊起到高度处，所用时间，此过程可看成两段连续的、对称的匀变速直线运动，即加速、减速时重物的加速度大小不变，重物到达处时速度恰好为0，取重力加速度大小。求：

（1）重物的加速度大小；

（2）钢缆对重物拉力的最大功率。

【答案】（1）；（2）

【解析】

【详解】（1）由已知条件知，重物做匀加速直线运动的时间为，加速的距离为，有

解得

（2）重物做匀加速直线运动的速度最大时，钢缆对重物拉力的功率最大，设重物做匀加速直线运动时的最大速度为，钢缆对重物的拉力大小为，则有

解得

14. 一种弹射游戏装置的简化示意图如图所示，它由内壁光滑的弹射器、水平直轨道AB、半径为R的竖直圆轨道BC、倾斜轨道DE连接组成，E点高度可调，小球经过E点后将沿水平方向射出。质量为m、可视为质点的小球经弹射器弹出后，能通过C点且对轨道任一点的压力大小不超过小球所受重力的7倍视为游戏成功。已知AB=3R，小球在AB段运动时所受阻力大小等于小球所受重力的，其余轨道均光滑，不计空气阻力，重力加速度大小为g。在游戏成功的前提下，求：

（1）小球在圆轨道BC上最小速度；

（2）弹簧储存的弹性势能需要满足的条件；

（3）改变E点的高度，小球的最大水平射程。

【答案】（1）；（2）；（3）

【解析】

【详解】（1）当小球刚好能通过点时，小球存在最小速度，此时重力提供向心力，有

解得

（2）当小球刚好能通过点时，弹簧储存的弹性势能具有最小值，小球经弹射器弹出到点过程，根据能量守恒定律可得

解得

小球经过点时对轨道压力最大，且最大压力为，此时弹簧储存的弹性势能具有最大值，根据题意有

解得

小球经弹射器弹出到点过程，根据能量守恒定律可得

联立解得

故为了游戏成功，弹簧储存的弹性势能需要满足

（3）当小球经过点对轨道的压力最大时，小球经过点速度最大，小球到达点速度最大，小球从E点射出后的水平射程最大，则小球从点到点过程，根据机械能守恒定律可得

小球从E点射出后做平抛运动，则有

联立解得

可知

15. 如图所示，质量m0= 2kg的滑块与质量m = 3kg的带挡板的木板用弹簧拴接在一起，起初弹簧处于原长，它们一起以v0= 4m/s的速度在足够大的水平地面上向右运动，之后木板与静止的、质量M = 1kg的小球发生弹性碰撞，碰撞时间极短，此后弹簧压缩过程中木板运动的位移大小x = 2.3m，弹簧的最大压缩量Δx = 1.25m，弹簧始终处于弹性限度内，忽略一切摩擦，求：

（1）碰后小球的速度大小v；

（2）弹簧第一次压缩过程中对木板的冲量I；

（3）从与小球碰撞开始到弹簧第一次压缩至最短所用的时间t。

【答案】（1）6m/s；（2）2.4N·s，方向水平向右；（3）1s

【解析】

【详解】（1）设木板与小球碰撞后的速度大小为v1，则有

mv0 = mv1＋Mv

解得

v1 = 2m/s，v = 6m/s

（2）设弹簧压缩至最短时滑块和木板的速度均为v共，则有

m0v0＋mv1 = (m0＋m)v共

解得

v共 = 2.8m/s

根据动量定理可得

I = mv共－mv1

解得

I = 2.4N·s，方向水平向右

（3）设弹簧压缩过程中的某时刻滑块的速度大小为，木板的速度大小为，则有

即

则

m0(x＋x)＋mx = (m0＋m)v共·t

解得

t = 1s